(57)【要約】【課題】  水圧駆動鋼管熱間押出プレス機において、タフトライド処理を施し窒化層を形成することにより耐食性・耐摩耗性を向上させた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッドを提供する。【解決手段】  水圧駆動鋼管熱間押出プレス設備におけるリターンシリンダにおいて、該リターンシリンダにタフトライド処理を施して耐食性を向上させたことを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド。また、上記記載のタフトライド処理された硬化層が、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水圧駆動鋼管熱間押出プレス設備におけるリターンシリンダにおいて、該リターンシリンダにタフトライド処理を施して耐食性を向上させたことを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド。
【請求項２】
請求項１に記載のタフトライド処理された硬化層が、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド。
【請求項３】
請求項１または２に記載のタフトライド処理された硬化層が炭化物および窒化物ならびにそれらの拡散層から成ることを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水圧駆動鋼管熱間押出プレス機において、タフトライド処理を施し窒化層を形成することにより耐食性・耐摩耗性を向上させた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に水圧により駆動される設備は、通常作動流体として水を使用している。また、水は油と比較して安価で容易に入手でき、不燃性であるという利点を持つが、粘性が低くリークが発生しやすく、金属に対して腐食性を持ち、潤滑性が低いという、設備を劣化させる欠点を持っている。このような設備における摺動部は、摩耗および腐食が極めて進行しやすいため、摺動部の耐食性および耐摩耗性を向上させる方法として、一般的にめっき処理が適用されることが多い。また、摺動面に適用されるめっきとしては、工業用クロムめっきが多い。工業用クロムメッキは耐食性及び耐摩耗性が高く、殆どの油圧シリンダ摺動部（ピストンロッド・チューブ内面）に使用されている。
【０００３】
しかし、工業用クロムめっきは、一般的にめっき層にクラックが発生し易い。このクラックはめっき厚さで約５０μｍまで素材に達しており、浸入した液体によって素材が腐食され易い。通常、油には腐食性がないため、油圧シリンダにおいてはこのクラックは殆ど問題にならないが、こと水圧シリンダにおいては、クラックより水が浸入する。この際、素材とめっきの局部電池作用によって、腐食が進行する。クロムは鉄よりイオン化傾向が大きいので、クロムが陽極となり腐食するはずであるが、しかし、クロムは大気中で不動態化して一般的に貴な金属と同様の働きをする場合が多いので、この場合鉄が陽極となり腐食するものである。
【０００４】
そのため部分的にめっきと素材の密着力が低下し、摺動時の力が加わるとめっきの剥離が生じる。めっきが剥離した部分は素材が露出し、容易に水が浸入するため、更に、めっきの剥離が進行し、露出面は腐食が進行する。腐食面は発錆して表面粗度が極めて悪化するため、摺動面にて液体のリークを防止しているパッキンを削り隙間を生じさせ、液体の  リークが発生する。このリークが発生するとシリンダ内の圧力保持が不可能となるため、設備の稼動停止となると言う問題がある。
【０００５】
一方、クロスヘッド型ディーゼル機関用ピストンロッドの疲労強度および耐食性を増し、表面損傷や折損等を生じることなく長期にわたって換装を要せずに使用でき、しかも、シールリングやスクレーバリングの摩耗を最低限に抑制し、掃気室とクランクケースとの間の気密性を確保できる手段として、ピストンロッドの表面に、塩浴窒化による表面硬化・熱処理を施して、窒化表面層を形成させたクロスヘッド型ディーゼル機関用ピストンロッドが提案されている。
【特許文献１】特開昭５３−６２０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような特許文献１の場合は、クロスヘッド型ディーゼル機関用ピストンロッドのついてのものであり、水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド特有の問題を解消させるものではない。本発明は、水圧駆動鋼管熱間押出プレス機での特有の腐食に対して解決したものであり、さらに、上記の従来技術である工業用クロムめっき処理を、水圧駆動のリターンシリンダに適用した場合に発生する問題点を排除するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題を解決するための手段は、水圧駆動のリターンシリンダ摺動部に低温塩浴窒化法であるタフトライド処理を適用したことである。その発明の要旨とするところは、（１）水圧駆動鋼管熱間押出プレス設備におけるリターンシリンダにおいて、該リターンシリンダにタフトライド処理を施して耐食性を向上させたことを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド。
【０００８】
（２）前記（１）に記載のタフトライド処理された硬化層が、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッド。
（３）前記（１）または（２）に記載のタフトライド処理された硬化層が炭化物および窒化物ならびにそれらの拡散層から成ることを特徴とする耐食性の優れた水圧駆動鋼管熱間押出プレス機ピストンロッドである。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明により、摺動面が長期間に渡って耐摩耗性および耐食性を維持できるので、摺動部品の新規製作および取替費用、ならびにパッキンの寿命延長によるパッキン購入および取替費用の大幅な削減が実現できる極めて優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
タフトライド法は、金属の表面処理方法として、耐摩耗性・疲労強度・耐熱性・耐食性が向上し、低温処理のため処理後の寸法変化が極めて小さい等の効果が知られており、カムシャフト、クランクシャフト、ギヤ、押出用ダイス、エンジンバルブ等に適用されているが、本発明はタフトライド法を鋼管熱間押出プレス設備のリターンシリンダ用ピストンロッドに適用することにより、極めて良好な効果が得られることを見出した。
【００１１】
タフトライド処理により生成された金属表面の硬化層は硬度が高く、緻密な非金属的性質となるため、摩擦係数はμｓ＝０．０５〜０．１２と極めて低く、また、最表面は初期摩耗で滑らかとなり、相手になじみやすい性質を持つ。この性質は、一般的な摺動部品には極めて良好なものである。タフトライド処理された硬化層は、炭化物と窒化物で形成されており、拡散層を含めた厚さは０．１〜０．５ｍｍである。０．１ｍｍ未満では十分な耐食性・耐摩耗性は得られない。また，０．５ｍｍを超えると効果が飽和するのでその範囲とした。この硬化層および拡散層は母材表面から連続的に改質されており、前述の工業用クロムめっきの欠点である剥離が発生しない。
【００１２】
ピストンロッドは、可能な限り良好な真直度を持ち、曲がりのないこと。また、摺動面は、可能な限り平滑に仕上げたのち、タフトライド処理すること。平滑な摺動面を得る手段として、バフ研磨又はバレル研磨を適用し、表面粗さはＲｍａｘ＝０．８〜１．５ｓに仕上げることが望ましい。素材としては、ＣｒやＮｉを多く含む鋼種（ＳＣＲ、ＳＣＭ、ＳＮＣ、ＳＮＣＭ、ＳＡＣＭ、ステンレス）を使用すれば、ＳＣ材（炭素鋼）と比較してより表面硬度が上昇する。また、タフトライド処理時間として１８０分以上を確保すれば、約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの硬化・拡散層が生成され、１日１６時間稼動として２年以上の寿命が得られる。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図１および図２に従って説明する。
図１は、水圧駆動鋼管熱間押出プレス設備の概略図である。メインシリンダ１、メインラム２、リターンシリンダ３、リターンシリンダピストンロッド４、メインシリンダ圧力水注入口５、マンドレルロッド６、ホローステム７、コンテナ８、ビレット９、その他付帯設備より構成される。まず、所定の温度へ加熱された中空形状のビレット９がコンテナ８内へセットされる。そしてメインシリンダ圧力水注入口５より約２８ＭＰａの圧力水が注入されると、メインラム２が左方向へ前進し、マンドレルロッドがビレット９内へ挿入され、ホローステム７にてビレットを左方向へ押し出し、鋼管を製造する。押出し後、ピストンロッド４にてメインラム２を引き戻す。
【００１４】
図２は、リターンシリンダの詳細図であり、シリンダチューブ１０、ピストンロッド１１、ネックブッシュ１２、グランドパッキン１３、グランドブッシュ１４、フランジ１５、および締結ボルト１６より構成される。ネックブッシュ１２とグランドブッシュ１４は、ピストンロッド１１の前進・後退時のガイドの役割をし、グランドパッキン１３にて作動水注入時の内圧を保持している。フランジ１５と締結ボルト１６は、内圧によるネックブッシュ１２、グランドパッキン１３、グランドブッシュ１４の飛出しを防止している。なお、符号１７はリターンシリンダ作動水入口を示す。
【００１５】
本実施例にて、リターンシリンダピストンロッド４にタフトライド処理を施した。最大部の径約３５０ｍｍ、長さ約６ｍのＳＣＭ４４０調質鋼を所定の寸法に機械加工し、特に摺動面をバレル研磨にてＲｍａｘ＝１．２ｓ程度に仕上げる。その後、脱脂・予熱をしてタフトライド処理（処理時間約１８０分、処理温度約５４０℃）し、処理完了後冷却して洗浄する。
【００１６】
工業用クロムめっきを施した従来のピストンロッドでは、使用開始後約３ヶ月で剥離が発生し、１週間ごとにグランドパッキン１３を交換し、約６ヶ月ごとにピストンロッド１１の製作・取替を実施していた。だが、本発明を適用したピストンロッド２では、使用開始後約２年が経過しても摩耗・腐食による寸法変化は殆ど認められない。グランドパッキン１３については、リークが増加し圧力を保持できなくなると取替を実施していたが、タフトライド処理後のピストンロッド１１は剥離が発生しないのでグランドパッキン１３の摩耗はほとんどなく、よって、リークによるグランドパッキン１３の取替も、定期取替として半年毎の実施となり、取替費用・製作費用を大幅に削減できた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】水圧駆動鋼管熱間押出プレス設備概略図である。
【図２】リターンシリンダ詳細図である。
【符号の説明】
【００１８】
1   メインシリンダ
2   メインラム
3   リターンシリンダ
4   リターンシリンダピストンロッド
5   メインシリンダ圧力水注入口
6   マンドレルロッド
7   ホローステム
8   コンテナ
9   ビレット
１０  シリンダチューブ
１１  ピストンロッド
１２  ネックブッシュ
１３  グランドパッキン
１４  グランドブッシュ
１５  フランジ
１６  締結ボルト
１７  リターンシリンダ作動水入口
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊
【図１】
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【図２】
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